频谱的线性搬移电路ppt课件.ppt

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1、第5章频谱的线性搬移电路5.1非线性电路的分析方法5.2二极管电路5.3差分对电路5.4其它频谱线性搬移电路5.1非线性电路的分析方法图5―1频谱搬移电路（a）频谱的线性搬移;（b）频谱的非线性搬移5.1.1非线性函数的级数展开分析法非线性器件的伏安特性,可用下面的非线性函数来表示:式中,u为加在非线性器件上的电压。一般情况下,u＝EQ+u1+u2,其中EQ为静态工作点,u1和u2为两个输入电压。用泰勒级数将式（5―1）展开,可得(5―1)(5―2)式中,an（n=0,1,2,…）为各次方项的系数,由下式确定:(5―

2、3)(5―4)(5―5)式中,Cmn=n！／m！（n-m）！为二项式系数,故先来分析一种最简单的情况。令u2=0,即只有一个输入信号,且令u1＝U1cosω1t,代入式（5―2）,有(5―6)(5―7)n为奇n为偶数(5―8)图5―2非线性电路完成频谱的搬移若作用在非线性器件上的两个电压均为余弦信号,即u1＝U1cosω1t,u2＝U2cosω2t,利用式（5―7）和三角函数的积化和差公式(5―9)(5―10)三个方面考虑:（1）从非线性器件的特性考虑。（2）从电路考虑。（3）从输入信号的大小考虑。5.1.2线性时变电

3、路分析法对式（5―1）在EQ+u2上对u1用泰勒级数展开,有(5―11)与式（5―5）相对应,有(5―12)若u1足够小,可以忽略式（5―11）中u1的二次方及其以上各次方项,则该式化简为(5―13)考虑u1和u2都是余弦信号,u1＝U1cosω1t,u2＝U2cosω2t,时变偏置电压EQ（t）=EQ+U2cosω2t,为一周期性函数,故I0（t）、g（t）也必为周期性函数,可用傅里叶级数展开,得（5―14)（5―15）(5―16)两个展开式的系数可直接由傅里叶系数公式求得(5―17)(5―18)也可从式（5―11）

4、中获得频率分量为(5―20)例1一个晶体二极管,用指数函数逼近它的伏安特性,即在线性时变工作状态下,上式可表示为(5―21)（5―22）式中(5―23)(5―24)(5―26)是第一类修正贝塞尔函数。因而(5―27)图5―3线性时变电路完成频谱的搬移5.2二极管电路5.2.1单二极管电路单二极管电路的原理电路如图5―4所示,输入信号u1和控制信号（参考信号）u2相加作用在非线性器件二极管上。图5―4单二极管电路忽略输出电压u。对回路的反作用,这样,加在二极管两端的电压uD为（5―28）二极管可等效为一个受控开关,控制

5、电压就是uD。有(5―29)图5―5二极管伏安持性的折线近似由前已知,U2>>U1,而uD＝u1+u2,可进一步认为二极管的通断主要由u2控制,可得(5―30)一般情况下,Vp较小,有U2>>Vp,可令Vp=0(也可在电路中加一固定偏置电压Eo,用以抵消Vp,在这种情况下，uD＝Eo+u1+u2）,式（5―30）可进一步写为(5―31)由于u2＝U2≥cosω2t,则u2≥0对应于2nπ-π/2≤ω2t≤2nπ+π/2,n=0,1,2,…,故有(5―32)上式也可以合并写成(5―33)式中,g（t）为时变电导,受u2的控

6、制;K（ω2t）为开关函数,它在u2的正半周时等于1,在负半周时为零,即(5―34)如图5―6所示,这是一个单向开关函数。由此可见,在前面的假设条件下,二极管电路可等效一线性时变电路,其时变电导g（t）为（5―35）图5―6u2与K（ω2t）的波形图K（ω2t）是一周期性函数,其周期与控制信号u2的周期相同,可用一傅里叶级数展开,其展开式为(5―36)代入式（5―33）有(5―37)若u1＝U1cosω1t,为单一频率信号,代入上式有(5―38)由上式可以看出,流过二极管的电流iD中的频率分量有:（1）输入信号u1和控

7、制信号u2的频率分量ω1和ω2;（2）控制信号u2的频率ω2的偶次谐波分量;（3）由输入信号u1的频率ω1与控制信号u2的奇次谐波分量的组合频率分量（2n+1）ω2±ω1,n=0,1,2,…。5.2.2二极管平衡电路1．电路图5―7（a）是二极管平衡电路的原理电路。它是由两个性能一致的二极管及中心抽头变压器T1、T2接成平衡电路的。图5―7二极管平衡电路2．工作原理与单二极管电路的条件相同,二极管处于大信号工作状态,即U2＞0.5V。这样,二极管主要工作在截止区和线性区,二极管的伏安特性可用折线近似。U2>>U

8、1,二极管开关主要受u2控制。若忽略输出电压的反作用,则加到两个二极管的电压uD1、uD2为uD1=u2+u1uD2=u2-u1（5―39）由于加到两个二极管上的控制电压u2是同相的,因此两个二极管的导通、截止时间是相同的,其时变电导也是相同的。由此可得流过两管的电流i1、i2分别为（5―40）i1、i2在T2次级产